[發明專利]嵌入式晶片級光學傳感器封裝

在審

• 申請號: 202110685459.X
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113903756A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 欒竟恩
• 申請（專利權）人: 意法半導體有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L31/0203
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 董莘

本公開的各實施例涉及嵌入式晶片級光學傳感器封裝。本公開涉及具有嵌入式光傳感器和嵌入式光發射器的傳感器裸片及其制造方法。傳感器裸片中的光發射器被樹脂圍繞。傳感器裸片被并入到半導體裝置封裝件及其制造方法中。半導體裝置封裝件包括傳感器裸片的光傳感器上的第一透光結構、以及傳感器裸片的光發射器上的第二透光結構。第一透光結構和第二透光結構分別覆蓋和保護光傳感器和光發射器。模制化合物在傳感器裸片的表面上并且覆蓋傳感器裸片上的第一透光結構的側壁和第二透光結構的側壁。

技術領域

本公開涉及嵌入在基板內的裸片、包括嵌入在基板內的裸片的封裝件及其制造方法。

背景技術

通常，半導體裝置封裝件(諸如，芯片尺寸封裝件或晶片級芯片尺寸封裝件(WLCSP))包含半導體裝置，半導體裝置諸如是被配置成檢測半導體封裝件外部的外部環境的任何數目的量或質量的傳感器。例如，這種半導體裝置封裝件可以檢測光、溫度、聲音、壓力或外部環境的任何其他量或質量。

被配置成檢測光或對象與半導體裝置(例如，飛行時間(TOF)裝置)的接近度的半導體裝置封裝件通常利用形成在半導體基板中或半導體基板上的光發射器裝置和光傳感器裝置。半導體裝置封裝件可以包括耦合到基板的表面的蓋部，以覆蓋和保護光發射器裝置和光傳感器裝置。通常使用粘合劑和取放機(pick and place machine)將蓋部耦合到基板的表面。然而，當將蓋部耦合到基板的表面時，取放機難以實現所期望的精確公差。

此外，蓋部、粘合劑和基板由具有不同熱膨脹系數(CTE)的不同材料制成。這會導致蓋部、透鏡和基板在暴露于溫度變化時以不同的量膨脹或收縮。

蓋部通常包括與光發射器對齊的第一透光透鏡、以及與光傳感器對齊的第二透光透鏡。蓋部在光傳感器和光發射器周圍形成腔，并且與裸片的表面間隔開。在一些半導體裝置封裝件中，光發射器和光傳感器形成在相應的裸片中，其中光發射器裸片堆疊在光傳感器裸片的表面上。該堆疊布置以及蓋部與光傳感器裸片的表面之間的空間增加了半導體裝置的整體輪廓和厚度。

在電子裝置中提供較大數目的半導體裝置封裝件以執行日益增加的復雜功能，同時降低制造成本以及增加對外部應力的耐受性以減少故障的可能性存在重大挑戰。

一個重大挑戰在于，降低半導體裝置封裝件在暴露于溫度變化時由于半導體裝置封裝件的各種材料的熱膨脹系數(CTE)不同而引起的故障的可能性。CTE的這些差異使得這些不同的材料以不同的量膨脹和收縮。膨脹和收縮的該可變性增加了在半導體裝置封裝件中的各種電氣和物理連接中形成破裂和斷裂的可能性。例如，當半導體裝置封裝件膨脹和收縮時，將蓋部耦合到半導體裝置封裝件中的基板的表面的粘合劑是弱點，因為在粘合劑中很可能出現破裂，導致蓋部變得未對齊或完全斷開。

發明內容

本公開的實施例可以克服與利用上述蓋部的半導體裝置封裝件相關聯的重大挑戰。

本公開涉及包括具有光傳感器和光發射器的傳感器裸片的半導體裝置封裝件及其制造方法的各種實施例。光發射器被定位在傳感器裸片中的開口內并且被樹脂圍繞。在一些實施例中，光發射器可以是半導體裸片、發光二極管裝置、或一些其他發光裝置。透光結構被放置或形成在光發射器和光傳感器上，以覆蓋和保護光傳感器和光發射器。

鍵合線在光發射器上的透光結構中，并且將光發射器耦合到傳感器裸片中的電連接。

在一些實施例中，模制化合物形成在透光結構的側壁上、傳感器裸片的表面上，并且模制化合物的表面與透光結構的表面基本共面。在一些其他實施例中，模制化合物形成在透光結構的側壁上、透光結構的橫向于透光結構的側壁的表面上、以及傳感器裸片的表面上。

附圖說明

為了更好地理解實施例，現在將通過示例的方式參考附圖。在附圖中，除非上下文另有指示，否則相同的附圖標記標識相似的元件或動作。附圖中的元件的尺寸和相關部分不必按比例繪制。例如，這些元件中的一些元件可能被放大并且被定位成改善附圖的易讀性。